Principes de sélection des capteurs de pression et guide d'application industrielle

METRAVON Principes de sélection du capteur de pression et guide d'application industrielle

Les capteurs de pression convertissent la pression des liquides, des gaz ou de la vapeur en un signal électrique. Ils sont largement utilisés dans le traitement de l'eau, les usines pétrochimiques, les systèmes hydrauliques, les systèmes pneumatiques, les stations de pompage, les systèmes à air comprimé, le contrôle des procédés et la mesure du niveau hydrostatique.

Dans la terminologie industrielle,Capteur de pressionse réfère souvent à l'élément de détection ou à l'ensemble de détection, alors quetransmetteur de pressioncomprend normalement le conditionnement du signal, la compensation de la température et une sortie normalisée comme 4-20 mA, 0-10 V, ou une interface de communication numérique.

La sélection correcte exige plus que de la portée et de la précision. Les ingénieurs devraient également envisagerréférence de pression, pression maximale, température, compatibilité du matériau, capacité de surcharge, sortie, raccordement au processus, environnement et système de contrôle de réception.

1. Quelles sont les principales technologies de détection de la pression?

Piézorésistive

Utilise le changement de résistance électrique du silicium sous contrainte mécanique. Il offre une sensibilité élevée et est largement utilisé dans la mesure de la pression industrielle.

Gauge de souche

Utilise le changement de résistance des éléments de déformation métalliques ou semi-conducteurs, généralement mesurés avec un pont Wheatstone.

Capacité

La pression dévie un diaphragme et change la capacité entre le diaphragme et une électrode fixe.

Piézoélectrique

Utilise la charge générée par quartz ou céramique piézoélectrique sous la force et est particulièrement adapté pour la mesure dynamique de la pression et des chocs.

Résonance

Mesure la pression par des changements dans la fréquence naturelle d'un élément de détection mécanique vibrant.

2. Pourquoi la mesure de la pression piézoélectrique n'est-elle généralement pas utilisée pour la pression statique à long terme?

Les matériaux piézoélectriques génèrent une charge électrique lorsqu'ils sont stressés mécaniquement. Ils réagissent très bien aux changements de pression rapides, mais les fuites de charge et les caractéristiques de l'amplificateur de mesure les rendent moins adaptés pour la mesure de pression statique de longue durée.

Les applications typiques comprennent :

• Pression de combustion du moteur;

• Explosion et pression d'impact;

• Pulsation hydraulique;

• les transitoires à haute pression;

• Mesure dynamique de la force et des vibrations.

Pour la pression du pipeline, la pression de l'eau, la pression hydrostatique du réservoir et d'autres mesures statiques à long terme, les émetteurs piézorésistifs, capacitifs ou de jauges de déformation sont plus courants.

3. Pression de jauge, absolue, différentielle et scellée

La pression de vide est normalement exprimée soit en pression absolue soit en pression manométrique négative plutôt qu'en tant que catégorie de référence totalement indépendante.

4. Quelle référence de pression devrait être choisie?

Pression générale du pipeline

La pression de jauge est couramment utilisée.

Vacuum / Mesure atmosphérique

La pression absolue est souvent plus appropriée.

Pression différentielle du filtre

Un émetteur à pression différentielle peut indiquer une charge ou un blocage du filtre.

Niveau fermé

La pression différentielle peut compenser la pression de l'espace-gaz au-dessus du liquide.

5. Comment choisir la plage de pression?

Une règle fixe telle que fonctionner à 60 à 80 % de la pleine échelle ne devrait pas être appliquée universellement. Il peut parfois servir de référence approximative, mais le calibrage approprié devrait tenir compte:

• Pression normale minimale;

• Pression de fonctionnement normale;

• Pression maximale continue;

• les pics de démarrage, d'arrêt ou de valve;

• marteau d'eau ou choc hydraulique;

• Pression de surcharge autorisée;

• Pression d'éclatement.

Une plage trop petite peut entraîner une surcharge ou des dommages. Une gamme inutilement grande réduit la proportion de la gamme de capteurs réellement utilisée et peut réduire la résolution efficace du système.

Note de sélection :Les prises de pompe, les systèmes hydrauliques et les vannes à fermeture rapide devraient être évalués pour les pics de pression dynamique plutôt que de les dimensionner en utilisant la pression de fonctionnement normale seule.

6. L'exactitude supérieure est-elle toujours meilleure?

Pas du tout.

Un émetteur de pression et #39; L'exactitude peut inclure ou exclure différents composants tels que linéarité, hystérésis, répétabilité, erreur zéro et effets de température. Différents fabricants peuvent également spécifier la précision différemment.

Envisagez:

• Précision de base;

• Répétabilité;

• hystérésis;

• Effet de température zéro;

• Effet de la température de l'échelle;

• stabilité à long terme;

• Intervalle d'étalonnage.

Pour le contrôle ordinaire des procédés, la précision de la qualité de laboratoire est souvent inutile. La température du champ, l'installation et la pulsation sous pression peuvent contribuer plus à l'erreur que la précision nominale du capteur.

7. Pourquoi la température est - elle importante?

Le choix du capteur de pression doit distinguer:

• Température moyenne du procédé;

• Température ambiante;

• limite de température de l'élément de détection;

• Limite de température des matériaux scellés;

• Limite de température électronique.

Pour la vapeur, l'huile thermique ou tout autre milieu chaud, la solution peut nécessiter:

• Siphons ou boucles de condensation;

• les sections de refroidissement;

• systèmes capillaires à distance;

• Joints à membrane;

• Matériaux d'étanchéité à haute température.

8. Comment les propriétés moyennes affectent-elles la sélection du capteur de pression?

9. Pourquoi les diaphragmes flush sont-ils utilisés pour le visqueux ou les médias cristallisants?

Les raccords à pression traditionnels peuvent contenir de petits ports de pression. Ceux-ci peuvent être bloqués par le sirop, les boues, le gel, la graisse, le lisier ou les produits cristallisants.

Un diaphragme encastré ou encastré place la surface de détection directement à l'interface du procédé et réduit les passages étroits et le volume mort.

Les applications typiques comprennent :

• liquides à haute viscosité;

• aliments et produits d'hygiène;

• les boues;

• liquides cristallisants;

• Liquides contenant des solides en suspension.

10. Comment choisir le signal de sortie?

11. Comment choisir la connexion du processus?

Les connexions communes de processus comprennent:

• Fils de tuyaux G1/4 et G1/2;

• Fils du TNP;

• M20×1. 5 et autres fils métriques;

• les brides;

• les pinces sanitaires;

• Connexions au diaphragme.

Confirmer :

• Norme de raccordement de l'équipement;

• a) La pression nominale;

• Type de sceau;

• Compatibilité de la corrosion;

• Exigences en matière d'hygiène;

• Accès à la maintenance.

12. La position de montage influe-t-elle sur la mesure de la pression?

Oui.

Évitez:

• Exposition directe au marteau d'eau sévère;

• vibrations mécaniques fortes;

• Gaz piégés non désirés ou liquides en régime d'impulsion;

• Chauffage direct de l'électronique par fluide de procédé à haute température;

• Entrées de câbles qui permettent l'accumulation d'eau.

Les installations de gaz, de liquides et de pression de vapeur peuvent nécessiter différentes positions de taraudage et d'émetteur, de sorte que l'installation doit suivre la conception de la tuyauterie de traitement.

13. Pourquoi la surcharge et la pression sont-elles importantes?

La plage de mesure nominale n'est pas la même que la pression maximale que le capteur peut survivre.

Plage de mesure

Gamme de pression sur laquelle l'instrument est destiné à répondre à sa performance de mesure spécifiée.

Pression de surcharge

Une pression à court terme au-dessus de la plage de mesure que le capteur peut supporter sans dommages permanents, sous réserve des spécifications du modèle.

Pression de rupture

Une limite de sécurité mécanique et non une condition de fonctionnement normale.

Les stations de pompage, l'équipement hydraulique et les applications de soupapes rapides exigent une attention particulière aux pics de pression transitoires.

14. Qu'est-ce qui devrait être considéré comme étant à l'extérieur ou dans un environnement dangereux?

• IP65, IP67, IP68 ou toute autre cote de protection d'entrée requise;

• Humidité;

• pulvérisateur de sel et corrosion;

• vibrations et chocs mécaniques;

• Exposition à la foudre et aux ondes;

• compatibilité électromagnétique;

• Certification des zones dangereuses.

La cote de protection contre l'entrée et la protection contre l'explosion sont des concepts différents. Une cote IP élevée ne signifie pas qu'un instrument est certifié pour une utilisation dans une zone dangereuse.

15. Référence de sélection du capteur de pression rapide

FAQ: Sélection du capteur de pression

Q1 : Si la portée du capteur est toujours d'environ 1. 2 fois la pression normale ?

A: Non. La pression maximale continue, les pics transitoires, le marteau d'eau, la capacité de surcharge et la performance de mesure requise doivent tous être pris en considération.

Q2: Comment choisir entre 0-10 bar et 0-16 bar?

R: Si la pression de fonctionnement approche de 10 bar et que des pics significatifs sont possibles, 0–16 bar peut fournir une marge de surcharge plus importante. Si la pression réelle n'est que de 2 à 3 bar, une plage inutilement grande peut réduire la résolution efficace.

Q3: Quelle est la différence entre le manomètre et la pression absolue?

R: La pression de jauge utilise la pression atmosphérique locale comme référence, tandis que la pression absolue utilise le vide absolu.

Q4: Un capteur de pression ordinaire peut-il être installé directement sur un processus à haute température?

R: Pas toujours. Le diaphragme de détection, les joints et l'électronique doivent rester dans leurs limites de température. Des dispositifs de refroidissement ou de séparation à distance peuvent être nécessaires.

Q5: Pourquoi un diaphragme de chasse est-il recommandé pour les produits visqueux?

R: Il réduit le risque de blocage associé aux passages à pression étroite.

Q6: Un capteur de pression peut-il mesurer le niveau de liquide?

R : Oui. La mesure du niveau hydrostatique convertit la pression de la colonne liquide en niveau, mais la densité doit être prise en compte.

Q7: Pourquoi 4-20 mA est-il courant dans la mesure de la pression industrielle?

R: Il est adapté pour la transmission longue distance et offre une bonne immunité à la chute de tension et l'interférence industrielle.

Q8: Un capteur de pression piézoélectrique convient-il à la pression statique du réservoir d'eau?

R : Ce n'est généralement pas le premier choix. La technologie piézoélectrique est mieux adaptée à la pression dynamique et aux transitoires rapides.

Q9: Un capteur de pression IP68 est-il automatiquement étanche aux explosions?

A: Non. La cote IP couvre la protection contre les intrusions, tandis que l'utilisation de zones dangereuses nécessite une certification ex séparée.

Q10: De quelles informations METRAVON a-t-il besoin pour la sélection des capteurs de pression?

R: Veuillez fournir une exigence moyenne, manométrique/absolue/différenciale, pression minimale/normale/maximale, pression maximale, température maximale, processus et température ambiante, corrosion, viscosité, raccordement au procédé, emplacement de montage, alimentation, sortie, longueur du câble et exigences de zone dangereuse.

Conclusion

La sélection des capteurs de pression ne consiste pas simplement à choisir la plus haute précision ou la plus grande plage. L'instrument correct doit correspondre à l'instrument réelRéférence de pression, plage de mesure, capacité de surcharge, température, matériaux mouillés, connexion de processus et interface de sortie.

La pression de jauge est courante pour les pipelines, la pression absolue pour de nombreuses applications dans le vide et l'atmosphère, et la pression différentielle pour la surveillance des filtres et certaines mesures des réservoirs fermés. Les milieux à haute température peuvent nécessiter l'isolement de la température, alors que les produits visqueux ou cristallisants bénéficient souvent de conceptions à rinçage ou à diaphragme à distance.

METRAVON recommande de fournir le profil de pression complet, les propriétés moyennes, la température, la connexion et les informations du système de commande avant de sélectionner la technologie de détection et la configuration finale de l'instrument.